Là một sinh viên của trường ĐHSP TPHCM, nhận thức được vai trò của người giáo viên trong vấn đề này và được sự hỗ trợ của các thầy cô khoa Hóa, em đã chọn đề tài này làm khóa luận tốt ng
T ỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG
Định nghĩa môi trường [5]
Môi trường (MT) là tổng hợp các yếu tố tự nhiên và nhân tạo xung quanh con người, ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất và sự phát triển của con người và sinh vật (Điều 3, Luật BVMT của VN, 2005) Theo định nghĩa rộng nhất, MT bao gồm các điều kiện và hiện tượng bên ngoài tác động đến một vật thể hoặc sự kiện Đối với cơ thể sống, "môi trường sống" là tổng hợp các điều kiện bên ngoài ảnh hưởng đến sự sống và phát triển (Lê Văn Khoa, 1995) MT còn bao gồm tất cả các yếu tố vô sinh và hữu sinh tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự sống, phát triển và sinh sản của sinh vật (Hoàng Đức Nhuận, 2000).
Theo tác giả, MT có các thành phần chính tác động qua lại lẫn nhau:
− MT tự nhiên bao gồm nước, không khí, đất đai, ánh sáng và các sinh vật
− MT kiến tạo gồm những cảnh quan được thay đổi do con người
Môi trường (MT) bao gồm các yếu tố như địa điểm, khoảng cách, mật độ, phương hướng và sự biến đổi Theo Vũ Trung Tạng (2000), MT là phần ngoại cảnh với các hiện tượng và thực thể tự nhiên, nơi mà cá thể, quần thể và loài có mối quan hệ qua các phản ứng thích nghi Đối với con người, MT mang ý nghĩa rộng lớn; theo định nghĩa của UNESCO (1981), MT của con người là tổng thể các hệ thống tự nhiên và nhân tạo, bao gồm những yếu tố hữu hình như tập quán và niềm tin, trong đó con người sinh sống và làm việc, khai thác tài nguyên tự nhiên và nhân tạo để đáp ứng nhu cầu của mình.
Như vậy, MT sống đối với con người không chỉ là nơi tồn tại, sinh trưởng và phát
T không chỉ phát triển cho các sinh vật và con người mà còn tạo ra "khung cảnh cho cuộc sống, lao động và giải trí của con người".
Môi trường được định nghĩa là tổng hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất xung quanh, có khả năng ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của mọi sinh vật Mỗi vật thể và sự kiện đều diễn ra trong một môi trường cụ thể.
Phân lo ại môi trường [5]
Theo chức năng, môi trường được chia thành 2 loại:
− Môi trường tự nhiên: bao gồm các yếu tố thiên nhiên, vật lý, hóa học, sinh học tồn tại khách quan bao quanh con người
Môi trường xã hội bao gồm các mối quan hệ giữa con người, ảnh hưởng đến sự phát triển của cá nhân và cộng đồng Trong khi đó, môi trường nhân tạo là sự kết hợp giữa các yếu tố tự nhiên và xã hội do con người tạo ra và quản lý.
Cấu trúc của môi trường tự nhiên gồm hai thành phần cơ bản: môi trường vật lí và môi trường sinh vật
Môi trường vật lí là thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên bao gồm khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển
Khí quyển là lớp khí bao quanh Trái Đất, chủ yếu ở tầng đối lưu, cách mặt đất từ 10 đến 12 km Nó giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống của con người và sinh vật, đồng thời ảnh hưởng đến khí hậu và thời tiết của hành tinh.
Thủy quyển, hay môi trường nước, là phần nước của Trái Đất bao gồm đại dương, biển, sông, hồ, ao, suối, nước ngầm, băng tuyết, và hơi nước trong đất cũng như không khí Thủy quyển đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống, cân bằng khí hậu toàn cầu và hỗ trợ phát triển kinh tế.
Thạch quyển, hay môi trường đất, là lớp vỏ Trái Đất dày từ 60 – 70km trên lục địa và 20 – 30km dưới đáy đại dương Tính chất vật lý và thành phần hóa học của địa quyển đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người, ảnh hưởng đến sự phát triển của nông, lâm, ngư nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, đô thị, cảnh quan và đa dạng sinh học trên Trái Đất.
Sinh quyển, hay môi trường sinh học, bao gồm phần lớn thủy quyển, lớp dưới của khí quyển và lớp trên của địa quyển Hoạt động của sinh quyển được đặc trưng bởi các chu trình trao đổi vật chất và năng lượng.
Môi trường sinh vật là thành phần sống của môi trường, bao gồm các hệ sinh thái và quần thể động vật, thực vật Sự tồn tại và phát triển của môi trường sinh vật phụ thuộc vào tiến hóa của môi trường vật lý.
M ối quan hệ giữa môi trường và phát triển [5]
Môi trường thiên nhiên không chỉ cung cấp tài nguyên cho hệ kinh tế mà còn tiếp nhận chất thải từ hệ thống này Chất thải có thể tồn tại trong môi trường hoặc được chế biến để quay trở lại hệ kinh tế Các hoạt động sản xuất mà không thể tái sử dụng chất thải gây tổn hại đến môi trường Việc lãng phí tài nguyên không tái tạo, sử dụng quá mức tài nguyên tái tạo dẫn đến hậu quả nghiêm trọng cho con người và môi trường Mọi hoạt động phát triển đều có mặt lợi và hại, thiên nhiên vừa là nguồn tài nguyên quý giá vừa có thể gây ra thiên tai, thảm họa ảnh hưởng đến cuộc sống và sản xuất của con người.
Ch ức năng của môi trường [5]
Môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp không gian sống cho con người và sinh vật Để tồn tại và phát triển, con người cần đáp ứng các nhu cầu cơ bản như không khí, độ ẩm, nước, và nhà ở, cùng với các hoạt động giải trí Tuy nhiên, khả năng cung cấp những nhu cầu này của môi trường là có giới hạn và phụ thuộc vào trình độ phát triển của từng quốc gia cũng như từng thời kỳ.
Bảng 1.1: Diện tích đất tự nhiên và đất nông nghiệp trên đầu người trên thế giới
[Ngu ồn: FAO, 2005; Báo cáo môi trường quốc gia 2010, trang 49 ]
Nhóm các nước theo bình quân diện tích tự nhiên/ người
Nhóm các nước theo bình quân diện tích đất nông nghiệp/ người Nhóm Phân cấp (ha) Số nước % Nhóm Phân cấp (ha) Số nước %
Môi trường cung cấp tài nguyên thiết yếu cho hoạt động sản xuất của con người, từ những nền tảng thô sơ đến hiện đại Con người khai thác các nguồn nguyên liệu như đất, đá và tài nguyên sinh vật để phục vụ nhu cầu ăn uống, cư trú và lao động Giá trị của các tài nguyên này phụ thuộc vào mức độ khan hiếm và giá trị xã hội của chúng Do đó, việc bảo vệ và sử dụng tài nguyên một cách hợp lý là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững.
Môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc chứa đựng chất thải do con người tạo ra trong quá trình sử dụng tài nguyên Khi tài nguyên hết hạn, chúng được thải ra dưới dạng chất thải, và qua các quá trình vật lý, hóa học, sinh học, chất thải này được phân hủy thành các chất hữu cơ và vô cơ, phục vụ trở lại cho con người Tuy nhiên, khả năng chứa đựng chất thải của môi trường có giới hạn; nếu vượt quá giới hạn này, sẽ dẫn đến mất cân bằng sinh thái và ô nhiễm Do đó, việc xử lý chất phế thải trở thành nhiệm vụ cấp thiết của mỗi quốc gia.
Ô nhiễm môi trường [6]
Ô nhiễm môi trường là hiện tượng làm thay đổi các thành phần và đặc tính của môi trường, vượt quá mức cho phép Sự gia tăng các chất lạ vào môi trường có thể gây tổn hại đến sức khỏe, an toàn và sự phát triển của con người và sinh vật.
Suy thoái môi trường là quá trình giảm sút chất lượng và số lượng các thành phần vật lý của môi trường, bao gồm đất, nước, không khí, biển và hồ, dẫn đến sự suy giảm đa dạng sinh học.
Nh ững vấn đề môi trường thách thức hiện nay trên thế giới [5]
Hiện nay thế giới đang đứng trước những thách thức môi trường sau:
1.6.1 Khí hậu toàn cầu biến đổi và tần suất thiên tai gia tăng
Trong vòng 100 năm qua, Trái Đất đã trải qua sự gia tăng nhiệt độ khoảng 0,5 độ C Dự báo trong thế kỷ này, nhiệt độ toàn cầu sẽ tiếp tục tăng từ 1,5 độ C đến 4,5 độ C so với mức nhiệt độ của thế kỷ trước.
XX Hậu quả của sự nóng lên toàn cầu là:
Mực nước biển đang dâng cao từ 25 đến 140cm, cùng với hiện tượng băng tan, sẽ nhấn chìm một vùng đất liền rộng lớn Dự báo cho thấy, nếu tình trạng này tiếp tục, vào giữa thế kỷ này, mực nước biển có thể tiến vào đất liền từ 5 đến 7m.
− Thời tiết thay đổi dẫn đến gia tăng tần suất thiên tai như gió, bão, hỏa hoạn và lũ lụt
Việt Nam tuy chưa phải là nước công nghiệp phát triển, tuy nhiên xu thế đóng góp khí gây hiệu ứng nhà kính cũng thể hiện khá rõ nét
1.6.2 Sự suy giảm tầng ôzôn Ôzôn (O 3 ) là loại khí hiếm trong không khí gần bề mặt đất và tập trung thành lớp dày ở những độ cao khác nhau trong tầng đối lưu từ 16 km đến khoảng
40 km ở các vĩ độ Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, ôzôn độc hại và sự ô nhiễm ôzôn sẽ có tác động xấu đến năng suất cây trồng
Tầng ôzôn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ Trái Đất bằng cách chặn đứng các tia cực tím có hại cho con người và sinh vật Bức xạ tia cực tím gây ra nhiều tác động tiêu cực, chủ yếu là phá hủy, và khi tầng ôzôn tiếp tục bị suy thoái, những tác động này sẽ trở nên nghiêm trọng hơn.
1.6.3 Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng
Nhiệt độ bề mặt Trái Đất được hình thành từ sự cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời chiếu xuống và năng lượng bức xạ nhiệt từ mặt đất Bức xạ Mặt Trời, với sóng ngắn, dễ dàng xuyên qua khí CO2 và tầng Ôzôn để đến mặt đất Ngược lại, bức xạ nhiệt từ mặt đất là sóng dài, không thể xuyên qua khí CO2 và bị hấp thụ bởi khí CO2 và hơi nước trong không khí Kết quả là, nhiệt độ của khí quyển tăng lên theo nhiệt độ bề mặt Trái Đất, hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng nhà kính", với lớp carbon dioxide giữ nhiệt giống như kính trong nhà kính trồng rau vào mùa đông.
Hiệu ứng nhà kính hiện nay đang gia tăng nồng độ các khí như CO2 và CFC trong khí quyển, dẫn đến sự tăng nhiệt độ từ ấm tới nóng Điều này gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng trong thời đại hiện nay.
CH 4 , N 2 O Hoffman và Wells (1987) cho biết, một số loại khí hiếm có khả năng làm tăng nhiệt độ của Trái Đất Trong số 16 loại khí hiếm thì CH 4 có khả năng lớn nhất, sau đó là N 2 O, CF 3 Cl, CF 3 Br, CF 2 Cl 2 và cuối cùng là SO 2
1.6.4 Tài nguyên bị suy thoái
Rừng, đất rừng và đồng cỏ đang bị suy thoái nghiêm trọng, với nhiều khu vực đất hoang bị biến thành sa mạc Sự biến đổi khí hậu được xác định là một nguyên nhân chính gây ra tình trạng xói mòn đất ngày càng gia tăng ở nhiều nơi.
Theo FAO, trong 20 năm tới, hơn 140 triệu ha đất sẽ mất giá trị trồng trọt và chăn nuôi, ảnh hưởng đến hơn 900 triệu người ở hơn 100 quốc gia Toàn cầu, khoảng 25 tỷ tấn đất bị cuốn trôi hàng năm vào các sông ngòi và biển cả, dẫn đến tình trạng sa mạc hóa nghiêm trọng.
Diện tích rừng toàn cầu hiện còn khoảng 40 triệu km², nhưng đã mất đi một nửa so với trước đây Trong đó, rừng ôn đới chiếm khoảng 1/3 và rừng nhiệt đới chiếm 2/3 Sự phá hủy rừng chủ yếu diễn ra mạnh mẽ ở các quốc gia đang phát triển.
1.6.5 Ô n hiễm môi trường đang xảy ra ở quy mô rộng
Trước sự phát triển nhanh chóng của các quốc gia, đặc biệt là trong quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa, nhiều vấn đề môi trường đã xuất hiện tại các khu vực có mật độ dân số cao Ô nhiễm không khí, rác thải, chất thải nguy hại, ô nhiễm tiếng ồn và ô nhiễm nước đang khiến những khu vực này trở thành các điểm nóng về môi trường.
Vào đầu thế kỷ XX, dân số toàn cầu chủ yếu sống ở nông thôn, với chỉ 1/7 dân số cư trú tại các đô thị Tuy nhiên, đến cuối thế kỷ XX, tỷ lệ dân số đô thị đã tăng lên tới 1/2 Tại Việt Nam, trong số 621 đô thị, chỉ có 3 thành phố có dân số trên 1 triệu người Nếu không có quy hoạch đô thị hợp lý trong 10 năm tới, TP HCM và Hà Nội có thể trở thành siêu đô thị, dẫn đến những vấn đề môi trường nghiêm trọng hơn.
1.6.6 Sự gia tăng dân số
Con người là chủ thể chính của Trái Đất, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao giá trị kinh tế - xã hội và chất lượng cuộc sống Tuy nhiên, sự gia tăng dân số mạnh mẽ hiện nay đã dẫn đến nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng và làm mất cân bằng giữa dân số và môi trường Từ đầu thế kỷ XIX, dân số thế giới chỉ có 1 tỷ người, nhưng đã tăng lên 2 tỷ vào năm 1927, 3 tỷ vào năm 1960, 4 tỷ vào năm 1974, 5 tỷ vào năm 1987, 6 tỷ vào năm 1999, và hiện tại đã vượt qua 7 tỷ Dự báo cho thấy đến năm 2050, dân số toàn cầu có thể đạt 9,3 tỷ người.
95% dân số tăng thêm nằm ở các nước đang phát triển, do đó sẽ phải đối mặt với nhiều vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là vấn đề môi trường
Nhận thức rõ về tầm quan trọng của sự gia tăng dân số toàn cầu, nhiều quốc gia đã triển khai chương trình Kế hoạch hóa dân số Kết quả là, mức tăng trưởng dân số toàn cầu đã giảm từ 2% mỗi năm trước những năm 1980 xuống còn 1,7%, và xu hướng này đang tiếp tục giảm.
Sự gia tăng dân số dẫn đến việc tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên ngày càng cao, gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Tại Mỹ, hàng năm có khoảng 270 triệu người tiêu thụ tài nguyên, góp phần vào tình trạng ô nhiễm môi trường.
MÔI TRƯỜNG THỦY QUYỂN
Vai trò c ủa nước trong sinh quyển [6]
2.1.1 Vai trò của nước đối với sự sống của các sinh vật ước là thành phần cơ bản của sự sống , thiếu nó thì con người và sinh vật không thể tồn tại và phát triển được Nước chiếm từ 80- 90% khối lượng cơ thể của thực vật và khoảng 70% khối lượng cơ thể của động vật Đối với con người nước đóng vai trò rất quan trọng Trong cơ thể người trưởng thành nước chiếm khoảng 65% và trong cơ thể trẻ em nước chiếm khoảng 75% Nước có trong tất cả các cơ quan và tế bào của con người, thậm chí ở các mô cứng như xương cũng chứa 20% nước Nước là chất tham gia vào các quá trình sinh hóa trong mô cơ và ảnh hưởng rất nhạy tới trạng thái sức khỏe của con người Đối với cơ thể sống, thiếu nước nguy hiểm hơn nhiều so với thiếu thức ăn và thiếu nước có thể dẫn đến tử vong Mỗi ngày mỗi người cần cung cấp khoảng 2,5l nước cho cơ thể dể duy trì các hoạt động bình thường, nhưng tùy theo điều kiện nhiệt độ và cường độ lao động mà nhu cầu nước cũng có thể thay đổi
2.1.2 Ảnh hưởng của nước đến khí hậu
Nước đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết khí hậu của đại dương nhờ vào nhiệt dung riêng lớn Các đại dương và biển hấp thụ nhiệt từ bức xạ Mặt Trời trong mùa hè và giải phóng nhiệt đó để làm ấm khí quyển vào mùa đông.
Các dòng hải lưu mang nhiệt năng từ vùng nhiệt đới lên các biển phía bắc, giúp điều hòa và cân bằng khí hậu trên Trái Đất Chẳng hạn, khí hậu Tây Âu được làm dịu nhờ dòng hải lưu nóng Gulf, chảy từ vịnh Mexico qua Đại Tây Dương và vòng qua bờ biển Anh và Na Uy Đại dương và gió góp phần điều hòa thành phần không khí, hòa tan các chất trong khí quyển, trong khi các dòng hải lưu vận chuyển chúng đi xa.
2.1.3 Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế - xã hội
Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu, phục vụ cho nhiều nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như tắm rửa, giặt giũ và nấu ăn Tùy thuộc vào mức độ phát triển xã hội và khả năng cung cấp, lượng nước cần thiết cho mỗi người trong các khu vực đô thị có thể dao động từ 100 lít mỗi ngày trở lên.
Nước đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong nông nghiệp, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và sản lượng cây trồng Nó giúp hòa tan muối khoáng trong đất, cho phép rễ cây hấp thụ các chất dinh dưỡng cần thiết Cùng với không khí và các chất khoáng, nước là nguyên liệu thiết yếu để cây tổng hợp các chất hữu cơ, tuy nhiên, cây trồng cần sử dụng nước với khối lượng lớn nhất Đáng chú ý, 99.8% lượng nước được tiêu thụ trong quá trình bay hơi qua lá, trong khi chỉ có 0.1 - 0.3% được sử dụng để xây dựng các bộ phận của cây.
Lượng nước cần thiết cho cây trồng thay đổi theo từng ngày và từng loại cây Trên mỗi hecta, cây lúa, ngô và rau cần từ 30 đến 60 m³ nước mỗi ngày, và mỗi vụ mùa có thể tiêu tốn từ 3000 đến 6000 m³ nước, tùy thuộc vào loại cây, thời vụ, cũng như điều kiện thời tiết như bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa tại từng khu vực.
Trong ngành công nghiệp, nước đóng vai trò quan trọng và cần thiết cho nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là trong chế biến thực phẩm, dệt và nhuộm Chẳng hạn, để sản xuất một tấm vải, cần tiêu tốn từ 4000 đến 6000 m³ nước Bên cạnh đó, nước còn được sử dụng để tạo ra năng lượng, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp.
Thí dụ chạy bằng sức nước, các nhà máy thủy điện hiện nay sản xuất hàng tỷ kW giờ điện cho mỗi con người hằng ngày
Nước là yếu tố thiết yếu trong mọi hoạt động sản xuất của con người, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sản phẩm phục vụ cho xã hội Không có nguồn tài nguyên nào khác có thể thay thế nước trong quá trình chế biến và sản xuất, điều này càng khẳng định vai trò không thể thiếu của nước trong đời sống và kinh tế.
Chu trình nước toàn cầu [6]
Trái Đất có khoảng 361 triệu km² diện tích đại dương, chiếm 71% bề mặt Trái Đất Tổng trữ lượng nước là khoảng 1,5 tỷ km³, trong đó nước nội địa chỉ chiếm 91 triệu km³ (6,1%), còn lại 93,9% là nước biển và đại dương Tài nguyên nước ngọt chỉ chiếm 28,25 triệu km³ (1,88% thủy quyển), nhưng hơn 70% lượng nước ngọt này ở dạng đóng băng tại hai cực Lượng nước mà con người có thể sử dụng thực tế chỉ là 4,2 triệu km³ (0,28% thủy quyển).
Bảng 2.1: Tổng trữ lượng nước của thế giới
[Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết S.H
Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823.]
Nước trong tự nhiên luôn chuyển động và thay đổi trạng thái (lỏng, rắn, khí), tạo nên vòng tuần hoàn nước trong sinh quyển thông qua quá trình bốc hơi, ngưng tụ và mưa Nước không chỉ vận chuyển trong các quyển mà còn hòa tan và mang theo nhiều chất dinh dưỡng, khoáng chất và các yếu tố cần thiết cho sự sống của động và thực vật.
Nước ao, hồ, sông và đại dương tạo thành chu trình nước toàn cầu nhờ năng lượng Mặt Trời, khi nước bốc hơi, ngưng tụ và rơi xuống dưới dạng mưa Chu trình này không chỉ điều hòa khí hậu Trái Đất mà còn làm tăng độ ẩm không khí qua sự thoát hơi nước từ thực vật Một phần nước mưa thấm vào đất, tạo ra nước ngầm, và cả nước ngầm lẫn nước mặt đều trở về biển để tiếp tục chu trình Tuy nhiên, nguồn nước ngọt và lượng mưa trên hành tinh không đồng đều, hiện nay chỉ khoảng 4000 km³ nước ngọt được sử dụng hàng năm, tương đương hơn 40% lượng nước ngọt có thể khai thác.
Vị trí Thể tích ( x10 12 m 3 ) Tỉ lệ (%)
Hồ nước mặn, biển nội địa
Sông Độ ẩm trong đất
Tổng lục địa làm tròn
Bảng 2.2 :Chu trình tuần hoàn nước trên Trái Đất
Nguồn nước Thể tích nước tính bằng km 3
Thể tích nước tính bằng dặm khối
Phần trăm của nước ngọt
Phần trăm của tổng lượng nước Đại dương, biển, và vịnh 1.338.000.000 321.000.000 96,5 Đỉnh núi băng, sông băng, và vùng tuyết phủ vĩnh cửu
Băng chìm và băng tồn tại vĩnh cửu 300.000 71.970 0,86 0,022
[Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết S.H Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823.]
Hình 2.1 Vòng tuần hoàn nước
Phân lo ại nước [ 6]
2.3.1 Nước mặt Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm các dạng động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hay dạng chảy chậm như ao, hồ, đầm… Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hay cũng có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như dư thừa số lượng trong các tầng nước
Nước chảy vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và mùa trong năm, với chất lượng nước thay đổi theo từng lưu vực Nước qua vùng núi đá vôi và đá phấn thường trong và cứng, trong khi nước chảy qua đất có tính thấm kém lại đục và mềm Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ khó lắng đọng, và nước chảy qua rừng rậm thường trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan Tuy nhiên, nạn phá rừng làm giảm chất lượng nước, khiến nó cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất.
Bảng 2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt-TCVN 5942 – 1995 [8]
TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn
Hình 2.2 Nước trên Trái Đất
5 Chất rắn lơ lửng mg/l 20 80
28 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật (trừ DDT) mg/l 0,15 0,15
30 Tổng hoạt độ phóng xạ a Bq/l 0,1 0,1
31 Tổng hoạt độ phóng xạ b Bq/l 1,0 1,0
- Cột A áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt ( nhưng phải qua quá trình xử lý theo quy định)
-Cột B áp dụng đối với nước mặt dùng cho các mục đích khác Nước dùng cho nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản có quy định riêng
[http://www.moitruongvietco.vn/tai-lieu-moi-truong/62-quy-chuan-ki-thuat-quoc-gia-ve-chat-luong- nuoc-mat.html]
Nước ngầm tồn tại trong các tầng hay túi đất, và chất lượng của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, và tính chất của lớp đất đá mà nước thấm qua Thông thường, nước ngầm có ít tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, nhưng lại giàu các ion vô cơ Thành phần nước ngầm có sự khác biệt rõ rệt giữa các vùng như vùng núi đá, vùng ven đô thị và vùng công nghiệp.
Nước ngầm là tài nguyên quý giá, cung cấp cho các khu vực đô thị, ngành công nghiệp và tưới tiêu, đặc biệt là cho các vùng trồng cây công nghiệp như cà phê ở Tây Nguyên.
Bảng 2.4 Giá trị giới hạn cho phép của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước ngầm [9]
TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn
3 Độ cứng (tính theo CaCO3) mg/l 300 đến 500
4 Chất rắn tổng hợp mg/l 750 đến 1500
21 Fecal coli MPN/100 ml Không
Thông số Nước ngầm Nước bề mặt
Nhiệt độ Tương đối ổn định Thay đổi theo mùa
Chất rắn lơ lửng Rất thấp, hầu như không có
Thường cao và thay đổi theo mùa
Chất khoáng hòa tan Ít thay đổi, cao hơn so với nước mặt Thay đổi tùy thuộc vào lượng đất lượng mưa
Hàm lượng Fe 2+ , Mn 2+ Thường xuyên có trong nước Rất thấp, chỉ có khi nước ở sát đáy hồ
Khí CO 2 hòa tan Có nồng độ cao Rất thấp hay bằng 0
Khí O 2 hòa tan Thường không tồn tại Gần như bão hòa
Khí NH 3 Thường có Có khi nguồn nước bị nhiễm bẫn
Khí H 2 S Thường có Không có
SiO 2 Thường có ở nồng độ cao
Có ở nồng độ trung bình
NO 3 - Có ở nồng độ cao , do bị nhiễm bởi phân bón hóa học
Vi sinh vật Chủ yếu do các vi trùng sắt gây ra Nhiều loại vi trùng, virut gây bệnh và tảo
[Nguồn: http://www.moitruongvietco.vn/tai-lieu-moi-truong/62-quy-chuan-ki-thuat-quoc-gia-ve-chat- luong-nuoc-ngam.html]
Nước biển, với thành phần chủ yếu là NaCl, được gọi là nước mặn và chiếm khoảng 71% bề mặt Trái Đất Nước biển có thể được phân loại theo tỉ lệ muối hòa tan, từ nước mặn ở các vùng biển và đại dương, đến nước lợ ở cửa sông và ven biển, và cuối cùng là nước ngọt ở sông hồ Các ion chính trong nước biển bao gồm Cl-, SO4 2-, CO3 2-, SiO3 2-, Na+ và Ca2+.
Mg 2+ là yếu tố quan trọng trong môi trường nước biển, nơi sinh sống của nhiều loài thủy hải sản nước mặn Biển không chỉ là môi trường đa dạng sinh học mà còn đóng vai trò thiết yếu trong chu trình tuần hoàn nước toàn cầu.
2.3.4 Phân bố nước trên Trái Đất
Mức độ phân bố nước trên Trái Đất không đồng đều, dẫn đến sự thiếu thốn nước sạch cho nhiều người Tình trạng nghèo đói càng làm gia tăng sự bất hợp lý này, ảnh hưởng đến quyền được tiếp cận nguồn nước thiết yếu.
Theo báo cáo của UNESCO, mức tiêu thụ nước trung bình của người dân ở châu Âu là từ 300 đến 400 lít/ngày, trong khi người Mỹ tiêu thụ hơn 600 lít, và người dân châu Phi chỉ sử dụng từ 20 đến 30 lít.
"Nước" do ông Michel Camdessus, cựu giám đốc
Theo Quỹ Tiền tệ Thế giới (IMF), vào năm 2004, 1/4 dân số toàn cầu không có nguồn nước sạch và an toàn Hệ quả là các bệnh lây nhiễm qua nước gây ra 8 triệu ca tử vong mỗi năm, trong đó có đến 50% trường hợp liên quan đến nguồn nước ô nhiễm.
Hình 2.3: Phân bố nước trên Trái Đất
Khoảng 1,5 triệu trẻ em chết mỗi năm do thiếu nước sạch, con số này tương đương với số ca tử vong liên quan đến thuốc lá và cao gấp sáu lần so với những ca tử vong do thiếu lương thực Ông Camdessus cho biết, chỉ 6% ngân sách viện trợ phát triển được dành cho các dự án nước trong chương trình viện trợ song phương và từ 4 đến 5% trong viện trợ đa phương Từ năm 2000 - 2001, chỉ 12% viện trợ quốc tế đến tay các quốc gia cần nước sạch Hiện có 26 quốc gia đang thiếu nước sử dụng, theo nhận định của LHQ và UNESCO, đặc biệt ở khu vực châu Phi, Trung Đông và miền tây nam.
Mỹ, Mexico và các quốc gia châu Mỹ Latin bên bờ Thái Bình Dương, cùng với khu vực Trung Á kéo dài đến Iran và Ấn Độ, sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nước sạch trong tương lai.
Bảng 2.5 Các nguồn tài nguyên nước của Trái Đất
[Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết S.H
Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823.]
Loại nguồn nước Thể tích (x10 9 m 3 ) Lưu lượng hằng năm (x10 9 m 3 /năm)
Trung bình trong các kênh, sông
Hơi nước trong thổ nhưỡng 630 3100 0.2
Hơi nước trong không khí
2.3.5 Nước ngọt trong lòng đất
Nước dưới đất bao gồm ba loại chính: nước mặn, nước lợ và nước ngọt, trong đó nước ngọt có lưu lượng hạn chế Nguồn nước này được lưu trữ trong các lỗ hổng và khe nứt của đất đá.
Các t ầng chứa nước [6]
Tầng chứa nước là các lớp đất đá có thành phần hạt thô như cát, sạn, sỏi, với đặc điểm khe hở và nứt nẻ, cho phép nước thấm và dẫn tốt, từ đó con người có thể khai thác nước phục vụ nhu cầu sử dụng.
Tầng đất đá này có thành phần hạt mịn, với hệ số thấm thấp, dẫn đến khả năng cho nước thấm xuyên qua yếu Do đó, khả năng khai thác nước trong tầng này cũng rất hạn chế.
2.4.3 Tài nguyên nước ở Việt Nam [4]
Việt Nam sở hữu tài nguyên nước phong phú với lượng mưa trung bình cao, đạt khoảng 2000 mm/năm, gấp 2,6 lần so với mức trung bình toàn cầu Tổng lượng mưa trên toàn lãnh thổ nước ta đóng góp đáng kể vào nguồn nước sẵn có.
Mỗi năm, khu vực này có lượng nước 650 km³, trong đó dòng chảy mặt nội địa đạt 324 km³ Bắc Quang là vùng có lượng mưa cao nhất, từ 4,000 đến 5,000 mm/năm, tiếp theo là các khu vực núi cao như Hoàng Liên Sơn, Tiên Yên, Móng Cái, Hoành Sơn, Ðèo Cả, Bảo Lộc và Phú Quốc với lượng mưa khoảng 3,000 mm/năm.
4,000 mm/năm Vùng mưa ít nhất là Ninh Thuận và Bình Thuận, vào khoảng 600 -
Lãnh thổ Việt Nam hàng năm nhận thêm khoảng 550 km³ nước từ Nam Trung Quốc và Lào, tạo ra nguồn tài nguyên nước mặt và nước ngầm phong phú với khoảng 150 km³ nước mặt và 10 triệu m³ nước ngầm có thể khai thác Tuy nhiên, do mật độ dân số cao, bình quân lượng nước sinh trên đầu người chỉ đạt 4200 m³/người, nằm ở mức trung bình thấp so với thế giới.
Tài nguyên nước ở Việt Nam đang có xu hướng suy thoái do việc khai thác và sử dụng không bền vững, chẳng hạn như việc bịt cửa các phân lưu để khai thác các bãi sông.
Hình 2.4 thể hiện tầng chứa nước và tầng cách nước, có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn nước cho mục đích nông nghiệp Cửa sông Cà Lồ là một phân lưu tự nhiên của sông, góp phần vào hệ thống thủy văn khu vực.
Hồng, bị bịt kín, và con sông nhỏ trở thành nhánh của sông Cầu, chuyên chứa nước mưa và nước thải ô nhiễm Các sông nhỏ trong nội đô các thành phố đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do nước thải sinh hoạt và công nghiệp Việc xây dựng quá nhiều đập dâng thủy lợi và sử dụng hết lượng nước cơ bản đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nặng nề của các khúc sông.
Các đập thủy điện gây ra tình trạng “khô” dưới hạ lưu, tạo ra những khúc sông “chết” và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường thủy sinh Việc dự báo nguồn nước theo mùa, hàng năm và nhiều năm, cũng như các thiên tai như lũ lụt và hạn hán, đặc biệt liên quan đến hiện tượng La Nina và El Nino, là rất quan trọng để lập kế hoạch sử dụng nguồn nước một cách hợp lý và an toàn.
2.4.4 Tài nguyên nước ở thành phố Hồ Chí Minh [4]
Nguồn nước mặt tại khu vực này chủ yếu từ các sông lớn như Đồng Nai, Sài Gòn và Vàm Cỏ Đông, với hệ thống kênh rạch dài khoảng 7.880 km và tổng diện tích nước mặt lên đến 35.500 ha Nước mặt được khai thác để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của người dân.
Tại TPHCM, trữ lượng nước dưới đất tiềm năng đạt 2.501.059 m³/ngày, với hơn 100.000 giếng khoan đang khai thác Trong đó, 56,61% tổng lượng nước được sử dụng cho sản xuất, trong khi phần còn lại phục vụ cho sinh hoạt.
Thành phần hóa học của môi trường nước [6]
Các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên tồn tại dưới nhiều dạng như ion hòa tan, rắn, lỏng và khí Sự phân bố của các hợp chất này quyết định tính chất của nước, bao gồm nước ngọt, nước lợ, nước mặn, nước sạch, nước ô nhiễm, nước giàu dinh dưỡng, nước nghèo dinh dưỡng, nước cứng và nước mềm.
Nước, với tính chất dung môi lưỡng tính, hòa tan hiệu quả các chất như axit, bazơ và muối vô cơ, tạo ra nhiều loại ion tự nhiên trong môi trường nước Hàm lượng ion hòa tan trong nước được xác định qua độ dẫn điện; nồng độ ion càng cao thì độ dẫn điện EC càng lớn, thường được đo bằng đơn vị microsimen/cm (µS/cm).
Thành phần ion hòa tan trong nước biển khá đồng nhất, trong khi nước bề mặt và nước ngầm lại có sự không đồng nhất do ảnh hưởng của khí hậu, địa chất và vị trí thủy vực Dưới đây là thông tin tham khảo về thành phần ion hòa tan trong nước.
Bảng 2.6 Thành phần một số ion hòa tan trong nước tự nhiên
[Nguồn: www.khoamoitruonghue.edu.vn/courses/EnvChem/Ch03.pdf ] Thành phần Nước biển Nước sông, hồ, đầm
Thứ tự Nồng độ mg/l Thứ tự
Các nguyên tố vi lượng Microgam/l Microgam/l
Ngoài ra còn một số ion ở hàm lượng rất nhỏ như: B, F, P, N,Fe…
Khí hòa tan trong nước chủ yếu bao gồm oxy và cácbonic, được hình thành từ sự hấp thụ không khí vào nước hoặc qua các quá trình hóa học và sinh hóa diễn ra trong môi trường nước Ngoài oxy và cácbonic, còn tồn tại một số khí khác cũng hòa tan trong nước.
- Oxi hòa tan O 2 : Khí oxy hòa tan trong nước được đặc trưng bởi chỉ số
Khí oxy hòa tan (DO) đóng vai trò quan trọng trong quá trình tự làm sạch của nước, giúp oxy hóa các chất hữu cơ và duy trì sự sống cho hệ sinh vật trong môi trường nước Nồng độ oxy hòa tan trong nước thường chỉ đạt khoảng 8-10 ppm (mg/lít), thấp hơn nhiều so với trong không khí Mức độ bão hòa oxy hòa tan trong nước sạch ở 0°C khoảng 14-15 ppm, nhưng sẽ giảm dần khi nhiệt độ tăng, và đạt mức 0 ở 100°C Thực tế, nước thường chỉ đạt khoảng 70-80% so với mức bão hòa oxy tối đa.
Khí cacbonic (CO2) là một loại khí hòa tan trong nước, được hình thành từ sự hấp thụ CO2 từ không khí và các quá trình hóa học, sinh hóa diễn ra trong nước.
CO 2 hòa tan trong nước tạo ra các ion bicacbonat và cacbonat : HCO3 -
Hệ cacbonat CO3 2- đóng vai trò quan trọng như một hệ đệm, giúp ổn định pH của nước Khi pH thấp, CO2 tồn tại dưới dạng khí; ở pH từ 8 đến 9, dạng bicacbonat HCO3 - chiếm ưu thế, trong khi ở pH lớn hơn 10, dạng cacbonat CO3 2- trở thành chủ yếu.
Sự cân bằng của hệ cacbonat trong nước, với tỉ lệ nhất định giữa CO2, HCO3- và CO32-, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của môi trường nước Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng xâm thực do CO2 tự do khi pH thấp và lắng cặn cacbonat khi pH cao Ion bicacbonat HCO3- là nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho hệ sinh vật trong nước, đồng thời cũng hỗ trợ hoạt tính quang hợp của thực vật xanh.
- Các chất rắn: Các chất rắn bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ và được phân thành 2 loại dựa vào kích thước :
Chất rắn không thể lọc được có kích thước hạt nhỏ hơn 10^-6 m, bao gồm các chất rắn dạng hạt keo và các chất rắn hòa tan như ion và phân tử hòa tan.
Chất rắn có thể lọc được: loại này có kích thước hạt lớn hơn 10 -6 m, ví dụ: hạt bùn, sạn
Hàm lượng các chất rắn được đặc trưng bởi các chỉ số TSS - tổng lượng chất rắn ; DS - lượng chất rắn hòa tan; SS - lượng chất rắn lơ lửng
- Các chất hữu cơ: Dựa vào khả năng bị phân hủy do vi sinh vật trong nước, ta có thể phân làm 2 nhóm :
Các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học, bao gồm đường, chất béo, protein và dầu mỡ động thực vật, có khả năng bị vi sinh vật phân hủy trong môi trường nước, tạo ra khí cacbonic và nước Hàm lượng các chất này được xác định bởi chỉ số BOD, hay nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand).
Các hợp chất hữu cơ bền vững như DDT, linđan, anđrin, PCB, và các hợp chất đa vòng như pyren, naphtalen, antraxen, đioxin không bị phân hủy bởi vi sinh vật, gây ra độc tính cao và tác động lâu dài đến môi trường nước, sức khỏe con người và hệ sinh thái Đặc trưng cho hàm lượng các chất khó phân hủy sinh học, bao gồm cả những chất dễ phân hủy, là chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học).
Thành ph ần sinh học của nước [6]
Thành phần và mật độ sinh vật sống trong nước bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi đặc điểm, thành phần hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và vị trí địa hình Dưới đây là một số loại sinh vật quan trọng trong các quá trình hóa học và sinh học diễn ra trong môi trường nước.
Vi khuẩn là thực vật đơn bào không màu, có kích thước từ 0,5 đến 5,0 micromet, chỉ có thể quan sát được qua kính hiển vi Chúng có nhiều hình dạng như hình que, hình cầu hoặc hình xoắn, và tồn tại dưới dạng đơn lẻ, cặp hoặc liên kết thành chuỗi dài Vi khuẩn sinh sản thông qua quá trình tự phân đôi, với chu kỳ từ 15 đến 30 phút trong điều kiện dinh dưỡng, oxy và nhiệt độ thích hợp.
Vi khuẩn là yếu tố then chốt trong việc phân hủy chất hữu cơ trong nước, góp phần vào quá trình tự làm sạch của môi trường nước, từ đó có ý nghĩa quan trọng đối với hệ sinh thái Tùy thuộc vào nguồn dinh dưỡng, vi khuẩn được phân chia thành hai nhóm chính.
Vi khuẩn dị dưỡng (heterotrophic) là loại vi khuẩn sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và cacbon cho quá trình sinh tổng hợp Có ba loại vi khuẩn dị dưỡng chính.
Vi khuẩn hiếu khí (aerobes) là vi khuẩn cần oxi hòa tan khi phân hủy chất hữu cơ để sinh sản và phát triển:
Vi khuẩn kị khí (anaerobes) là loại vi khuẩn không cần oxy hòa tan để phân hủy chất hữu cơ nhằm sinh sản và phát triển, nhưng chúng có khả năng sử dụng oxy trong các liên kết hóa học.
{CH 2 O} + NO 3 - axit hữu cơ + CO2 + H 2 O+ E
Vi khuẩn tuỳ nghi là loại vi khuẩn có khả năng phát triển cả trong môi trường có và không có oxy Chúng luôn hiện diện và hoạt động trong các hệ thống xử lý nước thải, bao gồm cả điều kiện kị khí và hiếu khí Năng lượng được giải phóng trong quá trình này không chỉ hỗ trợ sự tổng hợp tế bào mới mà còn một phần được phát tán dưới dạng nhiệt.
Vi khuẩn tự dưỡng (autotrophic) là loại vi khuẩn có khả năng xúc tác phản ứng oxi hóa các hợp chất vô cơ để thu năng lượng, đồng thời sử dụng khí CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp Các loại vi khuẩn này được phân loại theo quá trình xúc tác mà chúng thực hiện, ví dụ như nitrosomonas, nitrobacter và ferrobacilius.
Vi khuẩn ferrobacilius đóng vai trò xúc tác cho sự oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) 4Fe 2+ + 4H + + O 2 → Ferrobacilius 4Fe 3+ + 2H 2 O
Các vi khuẩn lưu huỳnh có khả năng chịu được pH thấp và có thể oxi hóa
H 2 S trong nước thành axit sunfuric, gây ăn mòn vật liệu xây dựng ở các công trình thủy nông và hệ thống cấp thoát nước
Siêu vi trùng (virus) có kích thước nhỏ từ 20 đến 100nm và là loại ký sinh nội bào Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ, chúng chuyển hóa tế bào để tổng hợp protein và axit nucleic của virus mới Chính cơ chế sinh sản này khiến siêu vi trùng trở thành tác nhân gây bệnh hiểm nghèo cho con người và các loài động vật.
Tảo là thực vật đơn giản nhất có khả năng quang hợp, không có rễ, thân, lá và có thể có cấu trúc đơn bào hoặc dạng nhánh dài Chúng thuộc loại thực vật phù du và là sinh vật tự dưỡng, sử dụng cacbonic hoặc bicacbonat làm nguồn cacbon cùng với các chất dinh dưỡng vô cơ như photphat và nitơ để phát triển.
CO 2 + PO 4 3- + NH 3 → hv Phát triển tế bào mới + O2
Tảo phát triển nhờ các nguyên tố vi lượng như magie, bo, coban và canxi Tảo xanh chứa chlorophyll, chất thiết yếu cho quá trình quang hợp Ngoài ra, tảo cũng được sử dụng làm chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước tự nhiên.
S ự ô nhiễm môi trường nước [6]
2.7.1 Khái ni ệm về sự ô nhiễm môi trường nước
Nước có thể bị thay đổi thành phần do hoạt động nhân tạo hoặc tự nhiên, khi nhiều chất thải được đưa vào hệ thống Qua cơ chế tự nhiên, nước có khả năng tự làm sạch thông qua các quá trình hóa học, sinh hóa và vật lý như hấp thụ, lắng lọc, và ôxy hoá khử Tuy nhiên, để các quá trình này diễn ra hiệu quả, cần có đủ ôxy hòa tan, điều này thường dễ dàng hơn ở dòng chảy so với hồ ao Khi lượng chất thải vượt quá khả năng tự làm sạch của nước, ô nhiễm sẽ xảy ra, và lúc này cần áp dụng các phương pháp xử lý nhân tạo để khắc phục tình trạng này.
Nhận biết nước bị ô nhiễm có thể dựa vào các trạng thái hóa học, vật lý và sinh học của nó Nước ô nhiễm thường có mùi khó chịu, vị lạ, màu sắc không trong suốt, và số lượng cá cùng các thủy sinh vật khác giảm Ngoài ra, sự phát triển mạnh mẽ của cỏ dại, sự xuất hiện của mùn hoặc váng dầu mỡ trên bề mặt nước cũng là những dấu hiệu rõ rệt cho thấy nước đã bị ô nhiễm.
Ô nhiễm nước ở sông hồ không chỉ ảnh hưởng đến môi trường nội địa mà còn chảy ra biển, gây ô nhiễm cửa sông và làm tổn hại đến các sinh vật biển Thêm vào đó, nhiều chất thải được đổ trực tiếp vào đại dương, dẫn đến ô nhiễm biển trên diện rộng, bao gồm các sự cố như tràn dầu và xả thải từ các nhà máy ven biển.
2.7.2 M ột số chất gây ô nhiễm môi trường nước [5][6]
Nước thải từ sinh hoạt, dịch vụ, chế biến thực phẩm và công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm đa dạng, bao gồm hữu cơ, vô cơ và vi sinh Khi những chất này xâm nhập vào nguồn nước, chúng gây ra ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường nước.
Một số chất ô nhiễm trong nước thải đô thị, như chất có nhu cầu ôxy, dầu, mỡ và chất thải rắn, có thể được khử qua các quy trình xử lý sơ cấp và thứ cấp Tuy nhiên, các chất như muối, kim loại nặng và chất hữu cơ khó phân hủy không thể được xử lý triệt để bằng các biện pháp thông thường Nước thải được phân loại thành nhiều loại, bao gồm nước thải công nghiệp, nông nghiệp, chế biến thực phẩm, sinh hoạt dịch vụ và y tế.
Ô nhiễm nước có thể xuất phát từ hai nguồn chính: tự nhiên và nhân tạo Nguồn gốc tự nhiên bao gồm mưa, tuyết tan và nước mưa, khi chúng chảy xuống mặt đất, đường phố và khu công nghiệp, mang theo các chất bẩn vào sông, hồ Ngoài ra, sự phát triển của sinh vật, vi sinh vật và xác chết của chúng cũng góp phần gây ô nhiễm Trong khi đó, ô nhiễm nhân tạo chủ yếu đến từ việc xả thải nước thải sinh hoạt và công nghiệp, cũng như từ giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, diệt cỏ và phân bón trong nông nghiệp.
Việc thải nước thải không hợp lý có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, bao gồm sự hình thành lớp bùn thải tại các cửa sông và thềm lục địa Mặc dù hầu hết nước thải ở các vùng đô thị được xử lý tại các nhà máy, nhưng cần chú ý đến lượng bùn phát sinh từ quá trình này Lượng bùn này có thể chứa các chất hữu cơ phân hủy chậm, các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và kim loại nặng, gây ảnh hưởng đến môi trường.
Hình 2.5 Nước thải [Nguồn: internet] lớn, lượng bùn sinh ra trong nước thải có thể rất lớn và cần phải có biện pháp xử lý thích hợp
Kiểm soát nguồn nước thải là rất quan trọng để giảm ô nhiễm nước, đặc biệt là các kim loại nặng và chất hữu cơ khó phân hủy sinh học Cần thực hiện kiểm soát chặt chẽ tại nơi sử dụng nguồn nước thải, cũng như ở các dòng chảy nước thải đã qua xử lý trước khi đưa vào tưới tiêu, tái sinh vào hệ thống nước hoặc thẩm thấu vào mạch nước ngầm.
2.7.2.2 Các ch ất hữu cơ tổng hợp
Hàng năm, thế giới sản xuất khoảng 60 triệu tấn các chất hữu cơ tổng hợp như nhiên liệu, chất dẻo, thuốc trừ sâu và dược phẩm Những chất này thường rất độc hại và bền vững trong môi trường, đặc biệt là các hydrocarbon thơm, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước.
Hiện nay, có hơn 10.000 hợp chất được sử dụng trong nông nghiệp để bảo vệ thực vật, bao gồm các loại chất kích thích sinh trưởng Các hoá chất này được phân loại thành nhiều nhóm như: thuốc trừ sâu (insecticides), thuốc diệt cỏ (herbicides), thuốc diệt nấm (fungicides), thuốc trừ côn trùng (nematocides) và nhóm kích thích sinh trưởng (regulators).
Khoảng 0,1% tổng số hóa chất bảo vệ thực vật có độc tính đối với con người và vật nuôi, được phân loại thành các nhóm rất độc, trung bình và ít độc hại Từ góc độ hóa học, các chất bảo vệ thực vật có thể được chia thành các dạng như hợp chất hữu cơ halogen, hợp chất phốt pho, carbamat và polyclorophenoxyaxit.
Thuốc bảo vệ thực vật có tác động lớn đến môi trường do tính chất dễ bay hơi và dễ hòa tan trong nước Chúng thường bền vững với quá trình biến đổi sinh học và được sử dụng qua phun sương, dễ dàng xâm nhập vào không khí và đất Một ví dụ điển hình là DDT, với 25% tổng lượng sử dụng đã vào đại dương, nơi nó chuyển hóa thành DDD, chất độc hại hơn Sự lan truyền của các hóa chất này trong nước có thể dẫn đến việc tích lũy trong cơ thể người qua chuỗi thực phẩm dưới nước.
Quá trình phân huỷ sinh học của hóa chất bảo vệ thực vật trong môi trường nước đóng vai trò quan trọng, vì khả năng phân huỷ của các chất này khác nhau tùy thuộc vào loại hóa chất.
Chất tẩy rửa là các hợp chất có hoạt tính bề mặt cao, hòa tan tốt trong nước và giảm sức căng bề mặt, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và sinh hoạt gia đình Mỗi năm, thế giới sản xuất khoảng 25 triệu tấn chất tẩy rửa, bao gồm 10-30% chất hoạt động bề mặt, 12% phụ gia và các chất độn khác Chất hoạt động bề mặt giúp giảm sức căng bề mặt của chất lỏng, tạo nhũ tương và huyền phù bền, giúp tách chất bẩn khỏi sợi vải Alkyl benzen sunfonat (ABS) và linear alkyl sunfonat (LAS) là hai loại chất hoạt động bề mặt phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra nhiều hợp chất hữu cơ.
Chất hoạt động bề mặt trong nước thải gây cản trở quá trình xử lý do hình thành các hạt huyền phù keo và làm giảm hoạt tính của các lớp sinh học cũng như bùn hoạt tính Các chất phụ gia, thường là polyphosphate, được bổ sung vào chất tẩy rửa và tương tác với các ion Ca2+ và Mg2+ để tạo ra môi trường kiềm tối ưu cho chất hoạt động bề mặt Sự hiện diện của chúng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng môi trường nước.
Hi ện tượng nước bị ô nhiễm [6]
Màu sắc của nước là chỉ số quan trọng về mức độ ô nhiễm, với nước sạch tự nhiên thường không màu và chỉ có cảm giác xanh nhẹ do sự hấp thụ ánh sáng Mặt Trời Sự hiện diện của tảo lơ lửng có thể làm nước có màu xanh đậm hoặc xuất hiện váng trắng, cho thấy tình trạng thừa dinh dưỡng và phát triển quá mức của thực vật nổi, dẫn đến thiếu oxy trong nước Nước có màu vàng bẩn thường do sự xuất hiện quá nhiều hợp chất humic Ngoài ra, nước thải từ các nhà máy và cơ sở chế biến thực phẩm cũng tạo ra nhiều màu sắc khác nhau, ảnh hưởng đến ánh sáng Mặt Trời và gây ra tác động tiêu cực đến hệ sinh thái nước.
Mùi và vị của nước là yếu tố quan trọng phản ánh mức độ ô nhiễm, với các chất gây mùi như amoniac, phenol, clo tự do, sunfua và xianua Sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ như dầu mỡ, rong tảo và chất hữu cơ phân hủy cũng góp phần làm thay đổi mùi nước Một số vi sinh vật như động vật đơn bào Dinobryon và tảo Volvox tạo ra mùi tanh cá, trong khi các sản phẩm phân hủy protein trong nước thải thường có mùi hôi thối.
Nước thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hóa học, như muối sắt, mangan, clo tự do, và phenol, làm cho nước có vị không tốt và đặc trưng Ngay cả một lượng nhỏ các chất này cũng có thể làm biến đổi vị nước Quá trình phân giải chất hữu cơ, rong, và tảo tạo ra sản phẩm làm nước có vị khác thường, dẫn đến giảm giá trị sử dụng của nước Độ đục là một đặc trưng vật lý chính của nước thải, do các chất lơ lửng gây ra, có kích thước khác nhau và thường hấp thụ kim loại độc cùng vi sinh vật gây bệnh Nếu không được lọc kỹ, nước thải có thể gây nguy hiểm cho con người và động vật Hơn nữa, độ đục lớn hạn chế khả năng xuyên sâu của ánh sáng, làm giảm quá trình quang hợp và nồng độ oxy hòa tan trong nước, khiến nước trở nên yếm khí.
Ô nhiễm nhiệt xuất phát từ nước thải của các bộ phận làm nguội trong nhà máy nhiệt điện và từ việc đốt các vật liệu gần các bờ sông, hồ.
Nước thải thường có nhiệt độ cao hơn từ 10 đến 15 độ C so với nước làm nguội ban đầu, dẫn đến giảm hàm lượng oxy và tăng nhu cầu oxy của cá Sự tăng nhiệt độ cũng kích thích sự phát triển của sinh vật phù du, gây hiện tượng "nở hoa" và làm thay đổi màu sắc, mùi vị của nước Ô nhiễm nhiệt ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình hô hấp của sinh vật trong nước, có thể gây chết cá do nồng độ oxy giảm.
